Hvad er signal-til-støj-forhold?Hvordan påvirker det indlejret syn?

Jeg ved ikke, om du nogensinde har forstået konceptet med signal-til-støj-forhold (SNR)? Personer, der har været udsat forIndlejrede visionssystemerbør vide, at disse systemer er afhængige af avancerede kameraer og sensorer til at fange og behandle billed- og videodata og give indsigt og svar i realtid, hvilket gør dem populære i brancher som sundhedspleje og sikkerhed. Signal-til-støj-forholdet er en nøglefaktor, der kan påvirke disse systemers visuelle nøjagtighed, pålidelighed og ydeevne.

Måske er du stadig forvirret over signal-til-støj-forholdet. Selvom du har hørt om det, forstår du ikke, hvad det betyder, hvordan det beregnes, og hvorfor det er vigtigt. Så i denne artikel vil vi komme til at vide mere om dets betydning i indlejret syn (f.eks. smarte overvågningskameraer, automatisk overførselsfotografering osv.).

Hvad er signal-til-støj-forhold?

Hvad er SN-forhold? Signal-til-støj-forhold, eller SNR for kort, er et kvantitativt mål for styrken af et ønsket signal i forhold til baggrundsstøjen (uønsket signal).snr er vigtigt for at sammenligne nyttige signaler med forstyrrende signaler i et system, skelne mellem forskellige udgangssignaler og realisere effektivt output.

Signal-støj-forholdet udtrykkes normalt i decibel (dB). Jo højere værdien af signal/støj-forholdet er, jo bedre output. I indlejret vision er signalet de data, der fanges af enheden, som kan indeholde information, som systemet skal behandle. Støj kan være enhver ekstern faktor såsom elektromagnetisk interferens, vibrationer osv. Jo mindre effekten af støj på signalet er, jo højere SNR, jo mere nyttig information er der i signalet, hvilket forbedrer kvaliteten og pålideligheden af dataene. For eksempel er 90dB bedre end 50dB.

så hvordan man beregner SNR?beregning af signal / støjforhold (SNR) kan bruges formlen, og resultatet udtrykkes ved hjælp af decibel:

s/n-forholdsformel:  SNR = 20 * log10 (signalamplitude / støjamplitude)

Hvor signalamplitude er intensiteten af billed- eller videodataene, og støjamplitude er intensiteten af den støj, der påvirker dataene.

Hvorfor er signal-støj-forhold vigtigt i indlejret syn?

Signal-til-støj-forhold er vigtigt, fordi det direkte påvirker kvaliteten af billed- og videodata og nøjagtigheden og pålideligheden af analyseresultaterne. Når det kommer til indlejrede visionsapplikationer såsom kantbehandling, såsom hovedtælling og objektgenkendelse, er en høj SNR gavnlig til at reducere støjpartikler i billedet og give klarere resultater. Og i algoritmer som maskinlæring og kunstig intelligens kan høj SNR effektivt forbedre nøjagtigheden af databehandling og reducere fejl. I mellemtiden harkameramoduler i svagt lys, kan det tydeligt afspejle støjens indvirkning på billedkvaliteten.

Støjens indvirkning på indlejrede synsdata

Støj refererer bredt til uønskede signaler, der vises i billed- eller videodata, såsom forvrængning, kvantestøj, pixelering osv., hvilket kan føre til fejl i dataene. Tilstedeværelsen af disse lyde reducerer visualiseringen af dataene og gør det sværere for systemet at udtrække og behandle nyttige oplysninger fra dem. Det øger også dataenes størrelse og båndbreddekrav.Hvad er støj i indlejret syn?

Signal/støj-forholdets indvirkning på det indlejrede visionssystems ydeevne

Støjniveau:En lav SNR forstærker støjniveauet, hvilket gør det sværere for systemet at udtrække nyttige oplysninger fra informationen.
Dynamikområde:Niveauet af SNR påvirker direkte systemets dynamiske område, som er forholdet mellem den lyseste og den mørkeste del. En lav SNR vil gøre det sværere for systemet at skelne mellem forskellige lysstyrker og kontraster.
Opløsning og skarphed: Lav SNR vil få objektgenkendelse til at sidde fast, hvilket, mens høj SNR hjælper med at forbedre opløsningen og skarpheden af billedet, hvilket gør detaljerne mere tydelige og hjælper kantdetektionsalgoritmer.

Hvad er forholdet mellem SNR og kameraegenskaber?

SNR påvirker ikke visualisering alene, det er tæt forbundet med mange egenskaber ved kameraet. At forstå, hvordan disse egenskaber påvirker SNR, kan føre til bedre visuelle resultater.

Dynamikområde:Et godt dynamisk område kan fange flere farvetoner, hvilket er godt til at få bedre SNR ved forskellige lysstyrkeniveauer og bedre skelne mellem detaljer i lyse og mørke områder.

ISO-følsomhed:Høj ISO forstærker signalet, mens det forstærker støjen, hvilket sænker SNR. lav ISO giver bedre forhold mellem lyd og støj, men kræver bedre lys til eksponering.

Lukkertid:hurtigere lukkertider reducerer bevægelsessløring, men kræver en større blænde eller ISO, hvilket påvirker SNR. Langsommere lukkertider i svagt lys resulterer i lavere SNR på grund af øget eksponering.

Sensor størrelse:Jo større sensoren er, jo større er pixels, jo flere fotoner opsamles, og mere lys kan fanges for et bedre signal-til-støj-forhold. Tværtimod kan små pixels generere støj og påvirke SNR.

Algoritmer til billedbehandling:Avancerede billedbehandlingsalgoritmer kan reducere uønsket støj og forbedre SNR, samtidig med at billeddetaljerne bevares.

Blændestørrelse:Jo større blænde, jo mere lys er der, hvilket hjælper med at forbedre snr-forholdet. Jo mindre blænde, jo længere eksponeringstid kræves, hvilket introducerer mere støj.

Hvorfor påvirker eksponeringstiden SNR?

Eksponeringstid er også en nøglefaktor i SNR, der bestemmer, hvor længe sensoren modtager lys. Længere eksponeringstider kan øge antallet af optagede fotoner, hvilket teoretisk øger signalstyrken og forbedrer signal-til-støj-forholdet. Dette kan også føre til skabelse af mere fotonisk og elektronisk støj, især ved høje temperaturer eller under lange eksponeringer, hvilket kan forringe billedkvaliteten.

Ud fra ovenstående kan vi konkludere, at signalet (e) er proportionalt med antallet af fotoner indsamlet i løbet af eksponeringstiden, sidstnævnte beregnes som produktet af lysintensiteten (I) og eksponeringstiden (t):

Når man overvejer indfaldende fotonintensitet, vises fotonspredende støj (fotonspredende støj er en type støj, der er iboende i ethvert system, der tæller lys i diskrete enheder (dvs. fotoner)) også. Signal-til-støj-forholdet på grund af fotonspredningsstøj (SNR_Shot) er givet ved følgende ligning:

Når eksponeringstiden er længere, øges antallet af indsamlede fotoner (N) også, og det samme gør signalet (S). Kvadratroden af signalet (√S) øges også. Det betyder, at i tilfælde af spredt kornstøj stiger forholdet mellem lyd og støj med kvadratroden af eksponeringstiden.

Nogle relevante forslag til at forbedre SNR i indlejret vision

Fra ovenstående kan jeg fortælle, at reduktion af støjen eller forbedring af signalkvaliteten kan være effektiv til at forbedre SNR. Til dette kan vi komme med følgende relevante optimeringsforslag:

• til optimering af signalstyrke. Men undgå overoptimering for at forhindre forstærkning af støjen, hvilket resulterer i ingen væsentlig forbedring af billedet.
• Optimer kameraets arkitektur, når du køber eller tilpasser kameraet. Brug af et godt arkitektonisk design giver mulighed for bedre billedydelse.
• Brug en sensor af høj kvalitet. Billedsensorer af høj kvalitet med lav udlæsningsstøj kan reducere støj og forbedre SNR.
• Effektivt termisk design sænker sensortemperaturen og reducerer andre former for støj såsom termisk støj.
• Optimerer kameraindstillinger såsom eksponeringstid og lukkerhastighed for at reducere støj, mens du tager de bedste billeder.

For at opsummere

Signal-til-støj-forhold er en vigtig faktor, der påvirker indlejrede visionssystemer, som direkte påvirker kvaliteten af billed- og videodata og nøjagtigheden og pålideligheden af analyseresultaterne. Vi håber, at vi gennem denne artikel bedre kan forstå betydningen af signal-til-støj-forholdet, de faktorer, der påvirker det, og hvordan vi kan forbedre det, så vi kan optimere vores indlejrede visionsapplikationer og opnå bedre resultater.

Hvis du har brug for hjælp eller tilpasse et kamera med lav støj og integrere det i din indlejrede vision-applikation, er du velkommen til atKontakt os.